آزمایش حفاظت اتصال زمین برای شمع‌های شارژ AC/DC برای خودروهای انرژی نو

۱. حفاظت اتصال زمین شمع‌های شارژ

ایستگاه‌های شارژ خودروهای برقی به دو نوع تقسیم می‌شوند:شمع‌های شارژ ACو شمع‌های شارژ DC. شمع‌های شارژ AC، برق ۲۲۰ ولت AC را فراهم می‌کنند که توسط شارژر داخلی به برق DC با ولتاژ بالا تبدیل می‌شود تا باتری را شارژ کند.شمع‌های شارژ DCبرق سه فاز ۳۸۰ ولت AC را فراهم می‌کند که مستقیماً باتری را از طریق پورت شارژ سریع و بدون عبور از شارژر داخلی شارژ می‌کند. استاندارد ملی GB/T20234.1 به وضوح الزامات مربوط به رابط‌های خودرو و رابط‌های منبع تغذیه را تعیین می‌کند.شارژرهای AC خودروهای برقیاز رابط استاندارد هفت پین ملی استفاده کنید، در حالی کهشارژرهای جریان مستقیماز رابط نه پین ​​استاندارد ملی استفاده کنید. پین‌های PE دو رابط شارژ واقع در سمت خودرو، هر دو ترمینال اتصال به زمین هستند (شکل 1 را ببینید). وظیفه سیم اتصال به زمین PE، اتصال مطمئن بدنه خودرو الکتریکی از طریق جریان متناوب است.ایستگاه شارژ خودروهای برقیدر استاندارد ملی GB/T 18487.1، سیم زمین PE تجهیزات منبع تغذیه باید به زمین بدنه وسیله نقلیه الکتریکی (پین PE در شکل 1) متصل شود تا حالت شارژ وسیله نقلیه الکتریکی به طور عادی کار کند.

شکل ۱. پین PE رابط شارژ سمت خودرو

با استفاده از روش شارژ که در آن یک ACایستگاه شارژ خودروهای برقیاز یک کانکتور دو طرفه برای اتصال به وسیله نقلیه استفاده می‌کندپورت شارژ وسیله نقلیه الکتریکیبه عنوان مثال، مدار کنترل این سیستم شارژ مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و نمودار مدار آن در شکل 2 نشان داده شده است.

وقتی تجهیزات منبع تغذیه برای شارژ تنظیم شده‌اند، اگر تجهیزات بدون نقص باشند، ولتاژ در نقطه تشخیص ۱ باید ۱۲ ولت باشد.

وقتی اپراتور تفنگ شارژ را نگه داشته و قفل مکانیکی را فشار می‌دهد، S3 بسته می‌شود، اما رابط خودرو به طور کامل متصل نیست، ولتاژ در نقطه تشخیص ۱، ۹ ولت است.

وقتی کهتفنگ شارژوقتی کاملاً به پورت شارژ خودرو متصل است، S2 بسته می‌شود. در این زمان، ولتاژ در نقطه تشخیص ۱ به سرعت افت می‌کند. تجهیزات منبع تغذیه سیگنال را از طریق اتصال CC تأیید می‌کنند و جریانی را که کابل شارژ می‌تواند تحمل کند، تشخیص می‌دهند و سوئیچ S1 را از انتهای ۱۲ ولت به انتهای PWM تغییر می‌دهند.

وقتی ولتاژ در نقطه تشخیص ۱ به ۶ ولت کاهش می‌یابد، کلیدهای K1 و K2 تجهیزات منبع تغذیه نزدیک به جریان خروجی قرار می‌گیرند و بدین ترتیب مدار منبع تغذیه تکمیل می‌شود. پس از اینکه وسیله نقلیه الکتریکی و تجهیزات منبع تغذیه اتصال الکتریکی برقرار کردند، دستگاه کنترل خودرو با قضاوت در مورد چرخه کاری سیگنال PWM در نقطه تشخیص ۲، حداکثر ظرفیت منبع تغذیه تجهیزات منبع تغذیه را تعیین می‌کند. به عنوان مثال، برای یک شمع شارژ ۱۶ آمپری، چرخه کاری ۷۳.۴٪ است، بنابراین ولتاژ در انتهای CP بین ۶ ولت و -۱۲ ولت نوسان می‌کند، در حالی که ولتاژ در انتهای CC... ولتاژ ترمینال از ۴.۹ ولت (حالت اتصال) به ۱.۴ ولت (حالت شارژ) کاهش می‌یابد.

به محض اینکه واحد کنترل خودرو تشخیص دهد که اتصال شارژ کاملاً متصل است (یعنی S3 و S2 بسته هستند) و تنظیم حداکثر جریان ورودی مجاز شارژر روی برد را تکمیل کند (S1 به ترمینال PWM سوئیچ می‌کند، K1 و K2 بسته هستند)، شارژر روی برد شروع به شارژ خودروی الکتریکی می‌کند.

در طول این فرآیند، اگر سیم اتصال زمین PE قطع شود، هیچ تغییر ولتاژی در نقطه تشخیص وجود نخواهد داشت، مدار منبع تغذیه نمی‌تواند هدایت شود و اتصال الکتریکی بین وسیله نقلیه الکتریکی و تجهیزات منبع تغذیه برقرار نمی‌شود. در این حالت، شارژر داخلی در حالت خاموش قرار خواهد گرفت.

۲. تست قطع اتصال زمین سیستم شارژ

اگر اتصال زمین یکسیستم شارژ شمع شارژ ACدر صورت بروز نقص، تجهیزات منبع تغذیه نشت جریان خواهند داشت که به طور بالقوه منجر به برق گرفتگی و آسیب شخصی می‌شود. بنابراین، آزمایش و بازرسی شمع‌های شارژ ضروری است. طبق استانداردهایی مانند GB/T20324، GB/T 18487 و NB/T 33008، آزمایش شمع شارژ AC عمدتاً شامل بازرسی‌های عمومی، آزمایش‌های سوئیچینگ مدار تحت بار و آزمایش‌های اتصال غیرعادی است. با استفاده از BAIC EV200 به عنوان مثال، تأثیر اتصال زمین غیرطبیعی PE بر وضعیت شارژ سیستم شارژ با آزمایش تغییرات جریان ورودی و خروجی شارژر داخلی مشاهده می‌شود.

در سیستم نشان داده شده در شکل ۳، ترمینال‌های CC و CP در سمت چپ شارژر داخلی، خطوط سیگنال کنترل شارژ هستند؛ PE سیم اتصال به زمین است؛ و L و N ترمینال‌های ورودی ۲۲۰ ولت AC هستند.

ترمینال‌های سمت راست نمودار شارژر روی برد، ترمینال‌های ارتباطی ولتاژ پایین هستند. وظیفه اصلی آنها ارسال سیگنال شارژر روی برد به خط تأیید اتصال VCU، فعال کردن خط سیگنال بیدارباش شارژ برای بیدار کردن صفحه کیلومترشمار و نمایش وضعیت اتصال و همچنین بیدار کردن VCU و BMS توسط شارژر است. سپس VCU صفحه کیلومترشمار را بیدار می‌کند تا شروع به نمایش وضعیت شارژ کند. رله‌های اصلی مثبت و منفی داخل باتری توسط BMS کنترل می‌شوند تا از طریق دستورات VCU بسته شوند و فرآیند شارژ باتری را تکمیل کنند. ترمینال پایین شارژر روی برد در شکل 3، که به جعبه کنترل ولتاژ بالا متصل است، ترمینال خروجی DC ولتاژ بالا است.

در آزمایش خطای اتصال زمین PE، از دو کلمپ جریان برای اندازه‌گیری همزمان جریان‌های ورودی و خروجی استفاده شد. خطای مدار باز PE با استفاده از یک منبع تغذیه AC دست‌ساز تنظیم شد. هنگامی که خط PE به طور معمول به زمین متصل بود، سوئیچ اتصال زمین روشن بود. با اعمال کلمپ جریان به خط L (یا N)، جریان ورودی AC اندازه‌گیری شده شارژر روی برد تقریباً 16 آمپر بود. با اعمال کلمپ جریان دیگر به ترمینال برق خروجی DC شارژر روی برد، جریان اندازه‌گیری شده تقریباً 9 آمپر بود.

وقتی سیم اتصال زمین PE قطع و سوئیچ اتصال زمین خاموش بود، جریان ورودی AC اندازه‌گیری شده شارژر روی برد 0 آمپر و جریان برق خروجی DC نیز 0 آمپر بود. پس از انجام مجدد تست مدار باز، هر دو جریان فوراً به 0 آمپر بازگشتند. این تست مدار باز در ترمینال PE نشان می‌دهد که وقتی سیم اتصال زمین PE قطع می‌شود، هیچ جریانی در ترمینال‌های ورودی و خروجی شارژر روی برد وجود ندارد، به این معنی که شارژر روی برد کار نمی‌کند و بنابراین برق ولتاژ بالا را به جعبه کنترل ولتاژ بالا ارسال نمی‌کند و از شارژ باتری جلوگیری می‌کند.

حفاظت از اتصال زمین برای شمع‌های شارژ AC ضروری است. بدون حفاظت از اتصال زمین، ایستگاه‌های شارژ می‌توانند باعث خطرات برق گرفتگی شوند. به دلیل حفاظت خود-قطع مدار شارژ، اتصال بین وسیله نقلیه الکتریکی و تجهیزات منبع تغذیه برقرار نمی‌شود و شارژر داخلی کار نخواهد کرد.

—پایان—